(57)【要約】  本発明では、ニッケル化合物（ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル等）の存在下で、少なくとも１つのシクロヘキサン環部を含み、ハロゲン原子を有するベンゼン環部を、その両末端に有する化合物を用いて、シクロヘキサン環及びベンゼン環等を含む有機環基が連続的に結合してなる輪状の化合物（１）を形成できる。その後、輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環部に変換すれば、所望のカーボンナノリングが得られる。これにより、所望の数の有機環基が連続的に結合してなる輪状構造の化合物からなるカーボンナノリングを、短工程で効率良く製造できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）：
【化１】
2011111719.tif 000065
［式中、ｎ個のＲ１は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１のうち少なくとも１つは下記一般式（２）：
【化２】
2011111719.tif 000066
（式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。）
で表される２価の基；ｎは１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表される輪状の化合物の製造方法であって、
（Ｉ）ニッケル化合物の存在下で、下記一般式（３）：
【化３】
2011111719.tif 000067
［式中、Ｒ１及びｎは前記に同じ；Ｘは同じか又は異なり、それぞれハロゲン原子である。］
で表される化合物を用いて、一般式（１）で表される輪状の化合物を形成する工程
を備える、製造方法。
【請求項２】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ）：
【化４】
2011111719.tif 000068
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｓは１以上の整数；ｔは１以上の整数；ｓ＋ｔ＝ｎ＋１（ｎは前記に同じ）である。］
で表される化合物である、請求項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項３】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ｂ）：
【化５】
2011111719.tif 000069
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｕ個のＲ３は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；ｕは１以上の整数；ｕ＝ｎ−４である。］
で表される化合物である、請求項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項４】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：
【化６】
2011111719.tif 000070
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが４である、請求項１又は２に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項５】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：
【化７】
2011111719.tif 000071
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが３である、請求項１又は２に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項６】
上記一般式（１）においてｍが２であり、且つ、上記一般式（３ｂ）においてｕが１又は２である、請求項３に記載の輪状化合物の製造方法。
【請求項７】
下記一般式（４）：
【化８】
2011111719.tif 000072
［式中、ｎ’個のＲ１’は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１’のうち少なくとも１つはｐ−フェニレン基；ｎ’は１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表されるカーボンナノリングの製造方法であって、
（ＩＩ）請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法で得られた輪状の化合物が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を備える、製造方法。
【請求項８】
前記工程（ＩＩ）が、前記輪状の化合物（１）に対して酸化反応を施す工程である、請求項７に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項９】
上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが４である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項１０】
上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが３である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項１１】
上記一般式（４）においてＲ１’が下記一般式（５）：
【化９】
2011111719.tif 000073
［式中、Ｒ２及びＲ３は前記に同じ；ｕ’は１又は２である。］
で表され、ｎ’が１であり、ｍが２である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項１２】
下記一般式（１ｂ）：
【化１０】
2011111719.tif 000074
［式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。］
で表される輪状の化合物。
【請求項１３】
下記式（４ｂ）：
【化１１】
2011111719.tif 000075
で表される、９個のｐ−フェニレン基からなるカーボンナノリングの製造方法であって、
（ＩＩｂ）下記一般式（１ｂ）：
【化１２】
2011111719.tif 000076
［式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。］
で表される輪状の化合物が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２価の芳香族炭化水素基等の有機環基が輪状に結合されてなるカーボンナノリングの製造方法、及び該カーボンナノリングの製造原料として好適な輪状の化合物の製造方法に関する。【０００２】
なお、本明細書において、カーボンナノリングを構成する「有機環基」は、フェニレン基、ナフチレン基等の２価の芳香族炭化水素基、シクロヘキシレン基等の２価の脂環式炭化水素基、ピリジリデン基、ピリミジニリデン基等の２価の複素環式基、又はこれらの基を構成する炭素原子に結合した水素原子が、官能基により置換されてなる誘導体基を意味する。
【背景技術】
【０００３】
従来、炭素原子を含むナノ構造体としては、２次元のグラフェンシートを筒状に巻いた構造を有するカーボンナノチューブ、このカーボンナノチューブからなる輪状カーボンナノチューブ等が知られている。【０００４】
カーボンナノチューブは、機械的強度も極めて高く、高温にも耐えうること、そして、電圧をかけると効率よく電子を放出する等の優れた性質を有していることから、化学分野、電子工学分野、生命科学分野等の様々な分野への応用が期待されている。【０００５】
カーボンナノチューブの製造方法としては、アーク放電法、レーザー・ファネス法及び化学気相成長法等が知られている。しかし、これらの製造方法では、様々な太さと長さのカーボンナノチューブが混合物という形でしか得られないという問題がある。【０００６】
近年、カーボンナノチューブのように、炭素原子の連続的な結合により、一定以上の長さを有する管状のナノ構造体ではなく、輪状のナノ構造体が検討されつつある。例えば、非特許文献１には、シクロヘキサンジオンとジヨードベンゼンとを用いて、２価の芳香族炭化水素基であるフェニレン基が１２個連なったシクロパラフェニレン化合物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔａｋａｂａ，Ｈ．；Ｏｍａｃｈｉ，Ｈ．；Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｙ．；Ｂｏｕｆｆａｒｄ，Ｊ．；Ｉｔａｍｉ，Ｋ．  Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．  Ｉｎｔ．  Ｅｄ．２００９，  ４８，  ６１１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記非特許文献には、パラジウム化合物の存在下で製造した、フェニレン基が１２個連なったシクロパラフェニレン化合物とその製造方法が開示されている。この非特許文献に記載された、フェニレン基が１２個連なったシクロパラフェニレン化合物の製造方法は、原料化合物を１つずつ結合させて、原料化合物の環状４量化体を経て、フェニレン基が１２個連なったシクロパラフェニレン化合物を合成する方法である。しかし、この方法では、原料化合物を１つ結合させる毎に反応工程が必要であり、例えば、フェニレン基が１２個連なったシクロパラフェニレン化合物の合成では、原料化合物の環状４量体を合成するまでに、４工程が必要であり、複雑及び煩雑な製造方法であり、多大なコストを要し、効率的な製造方法として満足できるものではない。【０００９】
本発明の目的は、所望の数の有機環基が連続的に結合してなる輪状構造の化合物からなるカーボンナノリングを、短工程で効率良く製造する方法、並びに、このカーボンナノリングの製造方法により得られるカーボンナノリング、及びシクロパラフェニレン化合物からなるカーボンナノリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは、下記反応式１で表されるスキームを経ることで、所望の数の有機環基が輪状に結合されたカーボンナノリングを、短工程で効率よく製造できることを見出した。【００１１】
【化１】
2011111719.tif 000002
【００１２】
［式中、ｎ個のＲ１は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１のうち少なくとも１つは下記一般式（２）：【００１３】
【化２】
2011111719.tif 000003
【００１４】
（式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。）
で表される２価の基；ｎ’個のＲ１’は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１’のうち少なくとも１つはｐ−フェニレン基；ｎは１以上の整数；ｎ’は１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］【００１５】
本発明は、このような知見に基づき、さらに研究を重ねた結果、完成されたものである。すなわち、本発明は、以下の項１〜１３の輪状の化合物及びカーボンナノリングの製造方法、並びに輪状の化合物及びその製造方法を包含する。
項１．下記一般式（１）：【００１６】
【化３】
2011111719.tif 000004
【００１７】
［式中、ｎ個のＲ１は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基（以下、単に「有機環基」と言うこともある。）；Ｒ１のうち少なくとも１つは下記一般式（２）：【００１８】
【化４】
2011111719.tif 000005
【００１９】
（式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。）
で表される２価の基（２）；ｎは１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表される輪状の化合物（１）の製造方法であって、
（Ｉ）ニッケル化合物の存在下で、下記一般式（３）：【００２０】
【化５】
2011111719.tif 000006
【００２１】
［式中、Ｒ１及びｎは前記に同じ；Ｘは同じか又は異なり、それぞれハロゲン原子である。］
で表される化合物（３）を用いて、一般式（１）で表される輪状の化合物を形成する工程を備える、製造方法。
項２．上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ）：【００２２】
【化６】
2011111719.tif 000007
【００２３】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｓは１以上の整数；ｔは１以上の整数；ｓ＋ｔ＝ｎ＋１（ｎは前記に同じ）である。］
で表される化合物（３ａ）である、項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
項３．上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ｂ）：【００２４】
【化７】
2011111719.tif 000008
【００２５】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｕ個のＲ３は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；ｕは１以上の整数；ｕ＝ｎ−４である。］
で表される化合物（３ｃ）である、項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
項４．上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：【００２６】
【化８】
2011111719.tif 000009
【００２７】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ａ−１）であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが４である、項１又は２に記載の輪状の化合物の製造方法。
項５．上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：【００２８】
【化９】
2011111719.tif 000010
【００２９】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ａ−１）であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが３である、項１又は２に記載の輪状の化合物（１）の製造方法。
項６．上記一般式（１）においてｍが２であり、且つ、上記一般式（３ｂ）においてｕが１又は２である、項３に記載の輪状化合物の製造方法。
項７．下記一般式（４）：【００３０】
【化１０】
2011111719.tif 000011
【００３１】
［式中、ｎ’個のＲ１’は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１’のうち少なくとも１つはｐ−フェニレン基；ｎ’は１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表されるカーボンナノリング（４）の製造方法であって、
（ＩＩ）項１〜６のいずれかに記載の製造方法で得られた輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を備える、製造方法。
項８．前記工程（ＩＩ）が、前記輪状の化合物（１）に対して酸化反応を施す工程である、項７に記載のカーボンナノリングの製造方法。
項９．上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが４である、項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
項１０．上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが３である、項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
項１１．上記一般式（４）においてＲ１’が下記一般式（５）：【００３２】
【化１１】
2011111719.tif 000012
【００３３】
［式中、Ｒ２及びＲ３は前記に同じ；ｕ’は１又は２である。］
で表され、ｎ’が１であり、ｍが２である、項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
項１２．下記一般式（１ｂ）：【００３４】
【化１２】
2011111719.tif 000013
【００３５】
［式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。］
で表される輪状の化合物。
項１３．下記式（４ｂ）：【００３６】
【化１３】
2011111719.tif 000014
【００３７】
で表される、９個のｐ−フェニレン基からなるカーボンナノリング（４ｂ）の製造方法であって、
（ＩＩｂ）下記一般式（１ｂ）：【００３８】
【化１４】
2011111719.tif 000015
【００３９】
［式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。］
で表される輪状の化合物が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を備える、製造方法。
【発明の効果】
【００４０】
本発明において、原材料として使用する化合物（３）は、分子の両末端に、ハロゲン原子を有するベンゼン環を有し、且つ、上記の２価の基（２）、即ち、シクロヘキサン環に由来する基を有している。そして、当該シクロヘキサン環は、１位及び４位の２箇所でベンゼン環、有機環基等と結合しており、このシクロヘキサン環と結合するベンゼン環、有機環基等が、それぞれアキシアル、エクアトリアルの配置にあるいす形配座による非直線構造（Ｌ字型形状）を有している。なお、原材料として使用する化合物（３）は、必ずしもシクロヘキサン環が１つのみのものである必要はなく、シクロヘキサン環を２つ有する化合物を原材料として使用してもよく、当該化合物は、全体としてＵ字型形状を有している。【００４１】
このような形状を有する化合物（３）をニッケル化合物の存在下でホモカップリングさせることにより、所望の数の有機環基が連続的に結合してなる、輪状の化合物（１）を製造することができる。その後、シクロヘキサン環をベンゼン環に変換することにより、カーボンナノリングを短工程で効率良く製造することができる。即ち、２段階のみという少ない工程で、カーボンナノリングを製造することができ、経済的である。【００４２】
例えば、化合物（３）として化合物（３ａ）を用いた場合、所望の数の有機環基（フェニレン基）が連続的に結合してなり、且つ、炭素原子及び水素原子からなる輪状の化合物から得られるカーボンナノリングを正確に設計し、得ることができる。【００４３】
具体的には、化合物（３）として、全体としてＬ字形形状を有する化合物（３ａ−１）を用いた場合、輪状の化合物（１）として当該化合物の四量体（後述の一般式（１ａ−１）で表される化合物）を得ることができる。その後、シクロヘキサン環をベンゼン環に変換すれば、１２個のフェニレン基が連続的に結合しているシクロパラフェニレン化合物からなるカーボンナノリングを短工程で効率良く製造することができる。また、この場合、輪状の化合物（１）として、化合物（３ａ−１）の四量体だけでなく、三量体である輪状の化合物（１ｂ）も得ることができる。その後、シクロヘキサン環をベンゼン環に変換すれば、９個のフェニレン基が連続的に結合しているシクロパラフェニレン化合物からなるカーボンナノリングを短工程で効率良く製造することができる。【００４４】
また、化合物（３）として、全体としてＵ字形形状を有する化合物（３ｃ）を用いた場合、輪状の化合物（１）として当該化合物の二量体（後述の一般式（１ｃ）で表される化合物）を得ることができる。その後、シクロヘキサン環をベンゼン環に変換すれば、１４個、１６個等のフェニレン基が連続的に結合しているシクロパラフェニレン化合物からなるカーボンナノリングを短工程で効率良く製造することができる。【００４５】
以上より、本発明では、正確に設計された、所望の数の有機環基が連続的に結合してなるカーボンナノリングを短工程で効率良く製造できる。そして、フェニレン基等の有機環基の数に応じた径を有するカーボンナノチューブの合成方法にも有用である。【００４６】
また、本発明の製造方法により得られたカーボンナノリングは、特に電子材料、発光材料等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】熱振動楕円体作画ソフト（ＯＲＴＥＰ）による、ｎ−ヘキサンを包接する［１２］シクロパラフェニレン結晶の構造を示す図面である。
【図２】熱振動楕円体作画ソフト（ＯＲＴＥＰ）による、［１２］シクロパラフェニレン結晶の集合体の一部を示す図面である。
【図３】熱振動楕円体作画ソフト（ＯＲＴＥＰ）による、酢酸エチルを包摂する輪状の化合物（１ｂ−１）結晶の構造を示す図面である。
【図４】熱振動楕円体作画ソフト（ＯＲＴＥＰ）による、ＴＨＦを包摂する［９］シクロパラフェニレン結晶の構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明において、カーボンナノリング（４）は、下記反応式１：
【００４９】
【化１５】
2011111719.tif 000016
【００５０】
［式中、ｎ個のＲ１は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１のうち少なくとも１つは下記一般式（２）：
【００５１】
【化１６】
2011111719.tif 000017
【００５２】
（式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。）
で表される２価の基；ｎ’個のＲ１’は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１’のうち少なくとも１つはｐ−フェニレン基；ｎは１以上の整数；ｎ’は１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表されるスキームを経ることで得られる。
【００５３】
上記反応式１における一般式（３）では、Ｘはハロゲン原子であれば特に限定されない。具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。本発明においては、工程（Ｉ）における反応を円滑に進められることから、臭素原子及びヨウ素原子が好ましく、特にヨウ素原子が好ましい。また、上記一般式（３）において、２つのＸは同一であっても異なっていてもよい。
【００５４】
上記反応式１における一般式（１）及び（３）において、Ｒ１は、２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基、若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基から選ばれる有機環基（以下、単に「有機環基」と言うこともある。）の１種又は２種以上を示し、少なくとも１つは一般式（２）で表されるシクロヘキシレン誘導体基である。
【００５５】
言い方を代えれば、Ｒ１において、少なくとも１つは一般式（２）で表されるシクロヘキシレン誘導体基であり、そのシクロヘキシレン誘導体基以外に、他の有機環基を有していてもよい。
【００５６】
上記一般式（２）において、Ｒ２は水素原子又は水酸基の保護基である。水酸基の保護基としては、特に制限されるわけではないが、アルキル基、アシル基、シリル基、アルコキシアルキル基、テトラヒドロピラニル基（ＴＨＰ）、ベンジル基等が挙げられ、好ましくはアルコキシアルキル基である。
【００５７】
上記アルキル基は、分岐を有するものでも、直鎖状のものでも構わない。また、環状のものであってもよい。アルキル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、炭素数は１〜２０であり、より好ましくは１〜１０であり、更に好ましくは１〜５である。具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００５８】
上記アシル基は、−ＣＯ−Ｒ２ａで表される１価の基をいう。このアシル基を構成するＲ２ａは、アルキル基であり、分岐を有するものでも、直鎖状のものでも構わない。アシル基を構成するアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、炭素数は１〜２０であり、より好ましくは１〜１０であり、更に好ましくは１〜５である。具体的には、アセチル基、プロピオニル基等が挙げられる。
【００５９】
上記シリル基としては、−ＳｉＲ１ｂ３で表される１価の基をいう（但し、複数のＲ１ｂは同一であっても異なっていてもよい。）。このシリル基を構成するＲ１ｂとしては、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アリル基、アリール基及びアミノ基等が挙げられる。Ｒ１ｂがアルキル基又はアルコキシ基である場合、アルキル基及びアルコキシ基を構成するアルキル基は、分岐を有するものでも、直鎖状のものでも構わない。このアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、好ましくは、炭素数は１〜２０であり、より好ましくは１〜１０であり、更に好ましくは１〜５である。また、Ｒ１ｂがアリール基である場合、アリール基を構成する芳香族炭化水素の環の数は、特に限定されないが、好ましくは１〜３である。芳香族炭化水素の環が複数存在する場合、それらの複数の環は縮合していてもよく、縮合していなくてもよい。アリール基は、他の置換基（官能基）を１種又は２種以上有していてもよい。例えば、上記アリール基に含まれる芳香環は、他の置換基（官能基）を１種又は２種以上有していてもよい。この置換基（官能基）の位置は、オルト位、メタ位及びパラ位のいずれでもよい。上記置換基（官能基）として具体的には、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、及びアルコキシ基の１種又は２種以上が挙げられる。これらの置換基（官能基）が芳香環を構成する炭素原子に結合する場合、該置換基（官能基）の位置は、オルト位、メタ位及びパラ位のいずれでもよい。具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基等が挙げられる。
【００６０】
上記アルコキシアルキル基は、−Ｒ１ｃ−Ｏ−Ｒ１ｄで表される１価の基をいう。このアルコキシアルキル基を構成するＲ１ｃは、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基であり、炭素数は、通常、１〜２０であり、より好ましくは１〜１０であり、更に好ましくは１〜５である。また、Ｒ１ｄは、直鎖状若しくは分岐状のアルキル基であり、炭素数は、通常、１〜２０であり、より好ましくは１〜１０であり、更に好ましくは１〜５である。上記アルコキシアルキル基としては、好ましくは、メトキシメチル基（−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ３、以下、「−ＭＯＭ」と表記する場合がある）が挙げられる。
【００６１】
上記保護基（特にメトキシメチル基）は、アルコール（水酸基）を形成する水素原子と置換されて、アルコールの保護基として機能するものである。
【００６２】
また、保護基のなかでも、メトキシメチル基は、保護基を形成させるアルコールにクロロメチルメチルエーテル（Ｃｌ−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ３）を反応させることにより得られる。
【００６３】
また、上記一般式（２）において、２つのＲ１は同一であっても異なっていてもよい。後述する化合物（１）を、カーボンナノリング（４）の製造原料として用いる場合には、Ｒ１はメトキシメチル基（−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ３）であることが好ましい。
【００６４】
一方、他の有機環基としては、上記の有機環基であれば特に制限はない。具体的には、他の有機環基は、芳香環、シクロアルカン及び複素環から選ばれる有機環を備える２価の基であり、この有機環を構成する２つの炭素原子に結合する水素原子をそれぞれ、１つずつ脱離させてなる基である。なお、この有機環を構成する炭素に結合する水素原子が、官能基により置換された誘導体基（２価の誘導体基）であってもよい。なお、他の有機環基を複数有する場合には、複数の他の有機環基は、同じものであってもよいし異なるものであってもよい。
【００６５】
上記芳香環としては、ベンゼン環だけでなく、複数のベンゼン環を縮合した環（ベンゼン縮合環）、ベンゼン環と他の環を縮合させた環等も挙げられる（以下、複数のベンゼン環を縮合した環及びベンゼン環と他の環を縮合させた環をまとめて、単に「縮合環」と言うことがある）。上記縮合環としては、例えば、ペンタレン環、インデン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、ペリレン環、トリフェニレン環、アズレン環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、インダセン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環等が挙げられる。
【００６６】
上記シクロアルカンとしては、炭素数３〜１０のものであれば限定はなく、シクロプロパン環、シクロヘキサン環等が挙げられる。シクロヘキサン環は、非平面構造の配座を有している。他の有機環基としてのシクロヘキサン環の配座（構造）としては、いす形配座（Ｌ字型構造）を除く、舟形配座及びねじれ舟形配座等が挙げられる。
【００６７】
上記複素環としては、例えば、窒素原子、酸素原子、ホウ素原子、リン原子、ケイ素原子及び硫黄原子から選ばれる少なくとも１種の原子を有する複素環（具体的には、複素芳香環又は複素脂肪族環、特に複素芳香環）が挙げられる。複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、シロール環、ボロール環、ホスホール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環等が挙げられる。また、これら同士又はこれらとベンゼン環、上記縮合環等との複素縮合環等（チエノチオフェン環、キノリン環等）も使用できる。
【００６８】
また、Ｒ１において、他の有機環基が、シクロアルカン（いす形配座のシクロヘキサンを除く。）から構成される有機環基である場合、置換基（官能基）の有無は、特に限定されないが、脂環式炭化水素基を構成する炭素原子に結合する水素原子が、他の官能基に置換されてなる、２価の誘導体基が好ましい。この場合における置換基（官能基）としては、上記一般式（２）における−ＯＲ２が好ましい。Ｒ１が、−ＯＲ２を有するシクロアルキレン基（上記一般式（２）で表されるシクロヘキシレン誘導体基を除く。）を含む場合、後述する工程（ＩＩ）により、環を構成する炭素原子−炭素原子結合を、二重結合に変性することができる。
【００６９】
本発明において、Ｒ１を構成する他の有機環基としては、上記の環のなかでも、２価の６員芳香環又は２価の６員複素芳香環を備える基であって、パラ位に結合手を有する基が好ましい。
【００７０】
本発明において、Ｒ１を構成する他の有機環基としては、単環又はその縮合環に由来する基が好ましく、単環に由来する基がより好ましい。具体的には、Ｒ１における他の有機環基は、好ましくはフェニレン基（特にｐ−フェニレン基）及びナフチレン基（特に１，５−ナフチレン基又は２，６−ナフチレン基）であり、より好ましくはフェニレン基（特にｐ−フェニレン基）である。
【００７１】
Ｒ１’は、上記のＲ１において、一般式（２）で表されるシクロヘキサン環に由来する２価の基がｐ−フェニレン基に変換すること以外は同様である。したがって、Ｒ１’も、Ｒ１における他の有機環基と同様に、上記の有機環基であれば特に制限はない。具体的には、他の有機環基は、芳香環、シクロアルカン及び複素環から選ばれる有機環を備える２価の基であり、この有機環を構成する２つの炭素原子に結合する水素原子をそれぞれ、１つずつ脱離させてなる基である。なお、この有機環を構成する炭素に結合する水素原子が、官能基により置換された誘導体基（２価の誘導体基）であってもよい。なお、Ｒ１’を複数有する場合には、複数の他の有機環基は、同じものであってもよいし異なるものであってもよい。
【００７２】
上記芳香環としては、ベンゼン環だけでなく、縮合環であってもよい。上記縮合環としては、例えば、ペンタレン環、インデン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、ペリレン環、トリフェニレン環、アズレン環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、インダセン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環等が挙げられる。ただし、Ｒ１は一般式（２）で表されるシクロヘキサン環に由来する２価の基を少なくとも１つ有しているため、Ｒ１’も、ベンゼン環を少なくとも１つ有している。
【００７３】
上記シクロアルカンとしては、炭素数３〜１０のものであれば限定はなく、シクロプロパン環、シクロヘキサン環等が挙げられる。シクロヘキサン環は、非平面構造の配座を有している。他の有機環基としてのシクロヘキサン環の配座（構造）としては、Ｒ１における他の有機環基とは異なり、いす形配座（Ｌ字型構造）であってもよいし、舟形配座、ねじれ舟形配座等であってもよい。
【００７４】
上記複素環としては、例えば、窒素原子、酸素原子、ホウ素原子、リン原子、ケイ素原子及び硫黄原子から選ばれる少なくとも１種の原子を有する複素環（具体的には、複素芳香環又は複素脂肪族環、特に複素芳香環）が挙げられる。複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、シロール環、ボロール環、ホスホール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環等が挙げられる。また、これら同士又はこれらとベンゼン環、上記縮合環等との複素縮合環等（チエノチオフェン環、キノリン環等）も使用できる。
【００７５】
また、Ｒ１’がシクロアルカンから構成される有機環基である場合、置換基（官能基）の有無は、特に限定されないが、脂環式炭化水素基を構成する炭素原子に結合する水素原子が、他の官能基に置換されてなる、２価の誘導体基が好ましい。この場合における置換基（官能基）としては、上記一般式（２）における−ＯＲ２が好ましい。Ｒ１が、−ＯＲ２を有するシクロアルキレン基を含む場合、後述する工程（ＩＩ）により、環を構成する炭素原子−炭素原子結合を、二重結合に変性することができる。
【００７６】
本発明において、Ｒ１’としては、上記の環のなかでも、２価の６員芳香環又は２価の６員複素芳香環を備える基であって、パラ位に結合手を有する基が好ましい。
【００７７】
本発明において、Ｒ１’としては、単環又はその縮合環に由来する基が好ましく、単環に由来する基がより好ましい。具体的には、Ｒ１’は、好ましくはフェニレン基（特にｐ−フェニレン基）及びナフチレン基（特に１，５−ナフチレン基又は２，６−ナフチレン基）であり、より好ましくはフェニレン基（特にｐ−フェニレン基）である。
【００７８】
上記一般式（１）及び（３）において、ｎは１以上の整数であり、好ましくは２０以下、より好ましくは１０以下、更に好ましくは５以下、特に好ましくは１又は２である。ｎが２以上の場合、Ｒ１は複数存在し、これらのＲ１は同一であっても異なっていてもよい。
【００７９】
上記一般式（４）において、ｎ’はｎと同様に、１以上の整数であり、好ましくは２０以下、より好ましくは１０以下、更に好ましくは５以下、特に好ましくは１又は２である。ｎ’が２以上の場合、Ｒ１’は複数存在し、これらのＲ１’は同一であっても異なっていてもよい。なお、ｎ’は、本発明において原材料である化合物（３）を示す一般式（３）におけるｎと同じである。
【００８０】
また、上記一般式（１）及び（４）におけるｍは、２以上の整数であれば、特に限定されないが、通常、１０以下であり、好ましくは６以下であり、より好ましくは２〜４であり、さらに好ましくは４である。
【００８１】
［１］輪状の化合物（１）の製造方法
本発明の輪状の化合物（１）の製造方法は、
（Ｉ）ニッケル化合物の存在下で、化合物（３）を用いて、化合物（１）を形成する工程
を備える。
【００８２】
この工程（Ｉ）では、複数且つ同種の化合物（３）が、結合（ホモカップリング）して輪状の化合物（Ｚ）が形成される。この工程（Ｉ）における、複数且つ同種の化合物（３）同士の結合は、所謂、山本カップリングとして知られる結合反応である。化合物（３）は、２つのハロゲン原子を持っており、ニッケル化合物を用いることにより、そのハロゲン原子が結合している炭素原子同士、即ち、１の化合物（３）におけるハロゲン原子に結合している炭素原子と、他の化合物（３）におけるハロゲン原子に結合している炭素原子と、を結合させることができる。それにより、連続的に、化合物（３）同士のカップリング反応を進め、炭素原子同士を結合させ、輪状の化合物（１）を得ることができる。
【００８３】
化合物（３）は、上記一般式（３）で表される化合物である。また、化合物（３）は、分子の両末端にハロゲン原子を有するベンゼン環を有し、少なくとも上記一般式（２）で表される脂環式炭化水素基の誘導体基（以下、「一般式（２）で表される２価の基」と言うこともある。）を含む有機環基を有している。さらに、一般式（３）におけるｎの数に基づいて、この有機環基が連続して結合している化合物である。
【００８４】
本発明に用いる化合物（３）は、上記一般式（３）で表されるように、ハロゲン原子Ｘを有するフェニレン基と、少なくとも１つの上記一般式（２）で表される２価の基を有する化合物である。
【００８５】
フェニレン基を構成するベンゼン環は、一般に、剛直な平面構造である。一方、上記一般式（２）で表される２価の基を構成するシクロヘキサン環は、１位及び４位の２箇所でベンゼン環又は有機環基と結合しており、このベンゼン環又は有機環基が、それぞれアキシアル、エクアトリアルの配置にあるいす形配座による非直線構造（Ｌ字型形状）を有している。このため、化合物（３）は、直線構造とは異なる非平面及び非直線構造にすることができる。
【００８６】
また、上述のとおり、シクロヘキサン環には、いす形配座以外に、舟形配座、ねじれ舟形配座等による非平面構造のシクロヘキサン環もある。従って、種々の有機環基を適宜複数選択することにより、様々な構造を有する化合物（３）とすることも可能である。
【００８７】
例えば、化合物（３）が、いす形配座のシクロヘキシレン誘導体基を１つのみ有し、その他の有機環基が、フェニレン基等の平面構造の有機環基からなる場合、化合物（３）は、１位及び４位の２箇所でベンゼン環又は有機環基と結合しており、このベンゼン環又は有機環基が、それぞれアキシアル、エクアトリアルの配置にあることにより、Ｌ字型の構造を有する化合物とすることができる。また、この場合のＬ字形構造は、シクロヘキシレン誘導体基における折れ曲がった鋭角部分の角度（以下、「内角」という）が、ほぼ９０度の構造となる。更に、化合物（３）が、いす型のシクロヘキサン環からなる有機環基を２つ有する場合には、内角がそれぞれ約９０度であるＵ字形構造とすることができる。また、その他の有機環基との組み合わせから、化合物（３）をＶ字形構造、Ｗ字形構造等に設計することも可能である。
【００８８】
また、工程（Ｉ）において、複数且つ同種の化合物（３）をホモカップリングさせることにより、輪状の化合物（１）が形成される。この場合、化合物（３）の結合数（カップリング数）は、通常、化合物（３）の構造に依存するものであり、特に限定されない。従って、上記一般式（２）で表されるシクロヘキシレン誘導体基等により折れ曲がった構造を有する化合物（３）に依存して、化合物（３）の結合数（カップリング数）が決定される。例えば、化合物（３）が、Ｌ字型構造であり内角が約９０度の構造である場合、化合物（３）を、例えば３つ又は４つ結合させ、三量体化又は四量体化させることにより、輪状の化合物（１）を形成させることができる。また、化合物（３）が、内角約６０度のＶ字型構造である場合、化合物（３）を、例えば３つ結合させ、三量体化させることにより、輪状の化合物（１）を形成させることもできる。また、化合物（３）が、内角約１２０度のＬ字型構造である場合、化合物（３）を、例えば５つ又は６つ結合させ、五量体化又は六量体化させることにより、輪状の化合物（１）を形成させることができる。なお、上記では、工程（Ｉ）におけるホモカップリングの典型例について示したが、上記例示したものに限られず、輪状の化合物（１）を合成できる反応であれば種々多様な態様が採用できる。
【００８９】
カーボンナノリングは、シクロパラフェニレン等の、輪状構造を有する化合物からなる。化合物（３）として、Ｌ字型構造等の構造を有する化合物を用いることにより、輪状構造を有する化合物の形成を容易にすることができる。この点において、本発明に用いる化合物（３）を好適に選択することにより、連結する有機環基の個数を自在に設計することができ、所望の数の有機環基が連続的に結合してなる輪状構造の化合物からなるカーボンナノリングを、短工程で効率良く製造することができる。
【００９０】
また、化合物（３）の好ましい態様としては、特に制限されるわけではないが、シクロヘキシレン誘導体基を１つ有し、その他の有機環基がフェニレン基である下記一般式（３ａ）：
【００９１】
【化１７】
2011111719.tif 000018
【００９２】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｓは１以上の整数；ｔは１以上の整数；ｓ＋ｔ＝ｎ＋１（ｎは前記に同じ）である。］
で表される化合物（３ａ）等が挙げられる。
【００９３】
上記一般式（３ａ）におけるｓ及びｔは、それぞれ１以上の整数であり、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下、更に好ましくは３以下である。ただし、ｓとｔの合計は、ｎ＋１と同じである（ｎは、上記一般式（３）におけるｎである）。
【００９４】
この化合物（３ａ）の典型例としては、上記一般式（３ａ）におけるｓ及びｔが１である下記一般式（３ａ−１）：
【００９５】
【化１８】
2011111719.tif 000019
【００９６】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ａ−１）を使用することができる。
【００９７】
また、化合物（３ａ）は、Ｌ字型構造の化合物に限られず、Ｕ字型構造の化合物も使用できる。その具体例としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式（３ｃ）：
【００９８】
【化１９】
2011111719.tif 000020
【００９９】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｕ個のＲ３は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；ｕは１以上の整数；ｕ＝ｎ−４である。］
で表される化合物（３ｃ）を使用することもできる。
【０１００】
なお、Ｒ３は、上記のＲ１’と同様とすることができる。
【０１０１】
上記一般式（３ｃ）におけるｕは、１以上の整数であり、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下、更に好ましくは３以下である。ただし、ｕは、ｎ−４と同じである（ｎは、上記一般式（３）におけるｎである）。
【０１０２】
化合物（３ｃ）の具体例としては、Ｒ３がｐ−フェニレン基で、ｕが１である下記一般式（３ｃ−１）：
【０１０３】
【化２０】
2011111719.tif 000021
【０１０４】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ｃ−１）を使用することもできるし、Ｒ３がｐ−フェニレン基で、ｕが２である下記一般式（３ｃ−２）：
【０１０５】
【化２１】
2011111719.tif 000022
【０１０６】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ｃ−２）を使用することもできる。
【０１０７】
本発明の工程（Ｉ）においては、ニッケル化合物が用いられる。このニッケル化合物としては、特に限定されないが、０価のＮｉの塩又は２価のＮｉの塩が好ましい。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの錯体は、試薬として投入するもの及び反応中で生成するものの両方を意味する。
【０１０８】
上記０価のＮｉの塩としては、特に制限されないが、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０）、ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケルジカルボニル、ニッケルカルボニル等が挙げられる。
【０１０９】
また、上記２価のＮｉの塩としては、酢酸ニッケル（ＩＩ）、トリフルオロ酢酸ニッケル（ＩＩ）、硝酸ニッケル（ＩＩ）、塩化ニッケル（ＩＩ）、臭化ニッケル（ＩＩ）、ニッケル（ＩＩ）アセチルアセトナート、過塩素酸ニッケル（ＩＩ）、クエン酸ニッケル（ＩＩ）、シュウ酸ニッケル（ＩＩ）、シクロヘキサン酪酸ニッケル（ＩＩ）、安息香酸ニッケル（ＩＩ）、ステアリン酸ニッケル（ＩＩ）、ステアリン酸ニッケル（ＩＩ）、スルファミンニッケル（ＩＩ）、炭酸ニッケル（ＩＩ）、チオシアン酸ニッケル（ＩＩ）、トリフルオロメタンスルホン酸ニッケル（ＩＩ）、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（ＩＩ）、ビス（４−ジエチルアミノジチオベンジル）ニッケル（ＩＩ）、シアン化ニッケル（ＩＩ）、フッ化ニッケル（ＩＩ）、ホウ化ニッケル（ＩＩ）、ホウ酸ニッケル（ＩＩ）、次亜リン酸ニッケル（ＩＩ）、硫酸アンモニウムニッケル（ＩＩ）、水酸化ニッケル（ＩＩ）、シクロペンタジエニルニッケル（ＩＩ）、及びこれらの水和物、並びにこれらの混合物等が挙げられる。
【０１１０】
０価のＮｉの塩及び２価のＮｉの塩としては、配位子を事前に配位させた化合物を使用してもよい。
【０１１１】
上記ニッケル化合物の使用量は、原料の上記化合物（３）１モルに対して、通常、試薬として投入するニッケル化合物の量が０．０１〜５０モル、好ましくは０．１〜１０モル、より好ましくは０．５〜５モルであり、特に好ましくは１〜３モルである。
【０１１２】
本発明の製造方法において、ニッケル化合物とともに、ニッケル（ニッケル原子）に配位し得る配位子を用いることができる。この配位子としては、例えば、カルボン酸系、アミド系、ホスフィン系、オキシム系、スルホン酸系、１，３−ジケトン系、シッフ塩基系、オキサゾリン系、ジアミン系、一酸化炭素、カルベン系の配位子等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。上記配位子における配位原子は窒素原子、リン原子、酸素原子、硫黄原子等であり、これらの配位子には配位原子を１箇所のみ有する単座配位子と２箇所以上を有する多座配位子がある。また、一酸化炭素、カルベン系に関しては、炭素原子を配位原子とする配位子である。
【０１１３】
上記単座の配位子としては、トリフェニルホスフィン、トリメトキシホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ（ｉ−プロピル）ホスフィン、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン、トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン、トリ（イソプロポキシ）ホスフィン、トリ（シクロペンチル）ホスフィン、トリ（シクロヘキシル）ホスフィン、トリ（オルト−トルイル）ホスフィン、トリ（メシチル）ホスフィン、トリ（フェノキシ）ホスフィン、トリ−（２−フリル）ホスフィン、ビス（ｐ−スルホナートフェニル）フェニルホスフィンカリウム、ジ（ｔｅｒｔ−ブチル）メチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。
【０１１４】
上記二座の配位子としては、２，２’−ビピリジン、４，４’−（ｔｅｒｔ−ブチル）ビピリジン、フェナントロリン、２，２’−ビピリミジル、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン、２−（ジメチルアミノ）エタノール、テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、２−アミノメチルピリジン、又は（ＮＥ）−Ｎ−（ピリジン−２−イルメチリデン）アニリン、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、１，１’−ビス（ｔｅｒｔ−ブチル）フェロセン、ジフェニルホスフィノメタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，５−ビス（ジフェニルホスフィノ）ペンタン、１，２−ビス（ジペンタフルオロフェニルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）エタン、１，３−（ジシクロヘキシルホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、１，５−シクロオクタジエン、ＢＩＮＡＰ、ＢＩＰＨＥＭＰ、ＰＲＯＰＨＯＳ、ＤＩＯＰ、ＤＥＧＵＰＨＯＳ、ＤＩＰＡＭＰ、ＤｕＰＨＯＳ、ＮＯＲＰＨＯＳ、ＰＮＮＰ、ＳＫＥＷＰＨＯＳ、ＢＰＰＦＡ、ＳＥＧＰＨＯＳ、ＣＨＩＲＡＰＨＯＳ、ＪＯＳＩＰＨＯＳ等、及びこれらの混合物が挙げられる。
【０１１５】
また、上記ＢＩＮＡＰとしては、ＢＩＮＡＰの誘導体も含まれ、具体例としては、２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジ−ｐ−トリルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジ−ｐ−第３級ブチルフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジ−ｍ−トリルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジ−３，５−ジメチルフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジ−ｐ−メトキシフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジシクロペンチルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２，２’−ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル、２−ジ（β−ナフチル）ホスフィノ−２’−ジフェニルホスフィノ−１，１’−ビナフチル、２−ジフェニルホスフィノ−２’−ジ（ｐ−トリフルオロメチルフェニル）ホスフィノ−１，１’−ビナフチル等が挙げられる。
【０１１６】
また、上記ＢＩＰＨＥＭＰとしては、ＢＩＰＨＥＭＰの誘導体も含まれ、具体例としては、２，２’−ジメチル−６，６’−ビス（ジフェニルホスフィノ−１，１’−ビフェニル、２，２’−ジメチル−６，６’−ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’−ジメチル−４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−６，６’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’，４，４’−テトラメチル−６，６‘−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’−ジメトキシ−６，６’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’，３，３’−テトラメトキシ−６，６’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’，４，４’−テトラメチル−３，３’ジメトキシ−６，６’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’−ジメチル−６，６’−ビス（ジ−ｐ−トリルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’−ジメチル−６，６’−ビス（ジ−ｐ−第３級ブチルフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル、２，２’，４，４’−テトラメチル−３，３’−ジメトキシ−６，６’−ビス（ジ−ｐ−メトキシフェニルホスフィノ）−１，１’−ビフェニル等が挙げられる。
【０１１７】
上記配位子を使用する場合、その使用量は、原料の上記化合物（３）１モルに対して、通常、０．０１〜５０モル、好ましくは０．１〜１０モル、より好ましくは０．５〜５モルであり、特に好ましくは１〜３モルである。
【０１１８】
上記工程（Ｉ）における反応は、通常、反応溶媒の存在下で行われる。この反応溶媒としては、脂肪族炭化水素類（ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等）、脂肪族ハロゲン化炭化水素類（ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等）、芳香族炭化水素類（ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等）、エーテル類（ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、シクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ）、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等）、エステル類（酢酸エチル、プロピオン酸エチル等）、酸アミド類（ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセタミド（ＤＭＡ）、Ｎ−メチルピロリドン（１−メチル−２−ピロリジノン）（ＮＭＰ）、ニトリル類（アセトニトリル、プロピオニトリル等）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１９】
上記工程（Ｉ）における溶媒量は、原料の上記化合物（３）１００質量部に対して、通常、１〜１０００質量部、好ましくは５〜２００質量部、より好ましくは１０〜１００質量部である。
【０１２０】
上記工程（Ｉ）における反応温度は、通常、０℃以上であり且つ上記反応溶媒の沸点温度以下である範囲から選択される。
【０１２１】
また、反応雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等とすることができる。なお、空気雰囲気とすることもできる。
【０１２２】
上記工程（Ｉ）では、複数且つ同種の化合物（３）がカップリングして、下記一般式（１）：
【０１２３】
【化２２】
2011111719.tif 000023
【０１２４】
［式中、Ｒ１、ｎ及びｍは前記に同じである。］
で表される輪状の化合物（１）が形成される。
【０１２５】
上記化合物（１）は、有機環基からなるＲ１及びフェニレン基が連続的に結合してなる、輪状の化合物である。上述したように、化合物（３）の形状及び環の数により、一般式（１）におけるｎ及びｍの数を調整できるため、輪状の化合物（１）が有するＲ１及びフェニレン基の総数を調整することが可能である。
【０１２６】
上記工程（Ｉ）において、化合物（３）として、上記一般式（３ａ）で表される化合物を用いた場合、通常、この化合物が４つ結合（カップリング）した四量体、即ち、下記式（１ａ）：
【０１２７】
【化２３】
2011111719.tif 000024
【０１２８】
［式中、Ｒ２、ｓ及びｔは前記に同じである。］
で表される輪状の化合物（１ａ）を得ることができる。
【０１２９】
［２］カーボンナノリング（４）の製造方法
本発明のカーボンナノリング（４）の製造方法は、上記の工程（Ｉ）により輪状の化合物（１）を製造した後、
（ＩＩ）輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を経ることにより得ることができる。
【０１３０】
例えば、前記輪状の化合物（１）に対して、一般的な酸化反応を施せばよい。その具体例としては、例えば、酸の存在下、輪状の化合物（１）を加熱する（酸処理する）方法の他、酸素存在下（空気雰囲気、酸素雰囲気等）加熱する方法、キノン類、金属酸化剤等と反応させる方法等も挙げられる。これにより、通常、脱水素反応等が適用され、輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部を、ベンゼン環に化学変化（芳香化）させて、カーボンナノリング（４）を合成することができる。即ち、変換前の輪状の化合物（１）が有する、シクロヘキサン環部におけるＯＲ２も脱離され、且つ脱水素反応も進行して、カーボンナノリング（４）が得られる。
【０１３１】
具体的には、工程（Ｉ）により得られた輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換させ、下記一般式（４）：
【０１３２】
【化２４】
2011111719.tif 000025
【０１３３】
［式中、Ｒ１’、ｎ’及びｍは前記に同じである。］
で表されるカーボンナノリング（４）を得ることができる。
【０１３４】
また、輪状の化合物（１）に含まれた、化合物（３）に由来するシクロヘキサン環部は、脱水素反応等によりフェニレン基とすることができる。特に、上記一般式（２）のシクロヘキシレン誘導体基は、シクロヘキシレン基の１位及び４位の位置に水酸基等のＯＲ２を有するため、より効率よく、フェニレン基に変性することができる。
【０１３５】
例えば、工程（Ｉ）により得られた化合物（１）が、上記化合物（１ａ）である場合、工程（ＩＩ）により、化合物（１）が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換させ、下記一般式（４ａ）：
【０１３６】
【化２５】
2011111719.tif 000026
【０１３７】
［式中、ｓ及びｔは前記に同じである。］
で表される化合物（４ａ）を得ることができる。
【０１３８】
上記工程（ＩＩ）における好ましい方法は、酸の存在下、輪状の化合物（１）に加熱処理等（以下、「酸処理」という）を施して、輪状の化合物（１）が有するシクロヘキサン環部を、ベンゼン環に化学変化させる方法である。
【０１３９】
上記酸処理を行う場合、その具体的な方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。
（Ａ）輪状の化合物（１）と酸とを溶媒に溶解させた後、得られた溶液を加熱して反応させる方法。
（Ｂ）輪状の化合物（１）を溶媒に溶解させた後、得られた溶液と酸とを混合して得られた混合物を加熱して反応させる方法。
【０１４０】
なお、上記工程（ＩＩ）を行う場合、無溶媒による酸処理とすることもできる。
【０１４１】
上記（Ａ）及び（Ｂ）の方法に用いられる酸は、特に限定されないが、触媒等に使用される強酸が好ましい。例えば、硫酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、タングストリン酸、タングストケイ酸、モリブドリン酸、モリブドケイ酸、三フッ化ホウ素エチラート、硫酸水素ナトリウム、四塩化スズ等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１４２】
また、上記酸の使用量は、製造条件等により異なるが、上記（Ａ）の方法の場合、輪状の化合物（１）に対して、０．０１〜１００モル当量が好ましく、０．５〜５０モル当量がより好ましく、１〜２０モル当量がより好ましい。
【０１４３】
また、上記（Ｂ）の方法の場合、上記酸の使用量は、輪状の化合物（１）に対して、０．０１〜１００モル当量が好ましく、０．５〜５０モル当量がより好ましく、１〜２０モル当量がより好ましい。
【０１４４】
また、酸処理の反応に用いられる溶媒は、非極性溶媒であっても極性溶媒であってもよい。例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のアルカン類；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチレン等のハロアルカン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ペンタメチルベンゼン等のベンゼン類；クロルベンゼン、ブロムベンゼン等のハロベンゼン類；ジエチルエーテル、アニソール等のエーテル類；ジメチルスルホキシド等が挙げられる。上記溶媒は、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。溶媒を用いる場合において、輪状の化合物（１）からカーボンナノリングに至るまでの反応中間体が、使用した１の溶媒に対して低い溶解性となることがあり、この場合、他の溶媒を、予め、又は、反応の途中から、添加しておいてもよい。
【０１４５】
また、上記溶媒を使用する場合のその使用量は、製造条件等により、適宜、選択されるが、上記輪状の化合物（１）１００質量部に対して、１００〜１０００００質量部が好ましく、１０００〜１００００質量部がより好ましい。
【０１４６】
上記（Ａ）及び（Ｂ）における加熱温度は、通常、５０℃以上であり、好ましくは８０℃以上であり、より好ましくは１００℃以上であり、更に好ましくは１２０℃以上である。溶媒を用いる場合は、上記溶媒の沸点温度以下の範囲から選択される。
【０１４７】
加熱手段としては、オイルバス、アルミブロック恒温槽、ヒートガン、バーナー、マイクロ波の照射等が挙げられる。マイクロ波を照射する場合には、マイクロ波反応に使用される公知のマイクロ波反応装置を用いることができる。加熱の際には、還流冷却を併用してもよい。
【０１４８】
また、上記酸処理における反応雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等とすることができる。なお、空気雰囲気とすることもできる。
【０１４９】
さらに、本発明のカーボンナノリングの製造方法は、工程（Ｉ）の後、及び／又は、工程（ＩＩ）の後に、必要に応じて、精製工程を備えることができる。即ち、溶媒除去、洗浄、クロマト分離等といった一般的な後処理に供することができる。特に、工程（ＩＩ）の後、得られるカーボンナノリングは、通常、アモルファス（非晶質）であるので、従来、公知の、有機化合物の再結晶法を利用して、結晶化させることができる。結晶化物においては、再結晶操作において用いた有機溶媒が、分子を構成する輪の内部に包接されることがある。
【０１５０】
本発明のカーボンナノリングの製造方法により得られるカーボンナノリングは、２価の、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び複素環式基等から選ばれる少なくとも１種の有機環基が連続的に結合してなる輪状構造を有する化合物からなる。本発明の製造方法により、有機環基の数を９個以上、好ましくは１２個以上とすることができる。この有機環基の数は、特に限定されないが、１００個以下とすることができ、好ましくは５０個以下、より好ましくは３０個以下、更に好ましくは２０個以下である。
【０１５１】
本発明の製造方法においては、上記のように、多様な構造を有する化合物（３）を用いることができるので、得られるカーボンナノリング（４）において、この輪状構造を有する化合物に含まれる有機環を構成する炭素原子に結合する水素原子が、官能基により置換されたものとすることができる。
【０１５２】
また、カーボンナノリング（４）の大きさは、有機環基（特にｐ−フェニレン基）を１２〜１６個程度有する場合、直径は１．８〜２．４ｎｍ程度である。また、有機環基（特にフェニレン基）を９〜１６個程度有する場合には、直径は１．２〜２．４ｎｍ程度である。
【０１５３】
また、カーボンナノリング（４）としては、上記有機環基のうち、少なくとも８個以上は芳香環に由来する基であることが好ましく、有機環基の全てが芳香族炭化水素基であることがより好ましい。なお、さらに好ましいカーボンナノリング（４）は、全ての有機環基がフェニレン基（特にｐ−フェニレン基）である化合物からなるカーボンナノリングである。
【０１５４】
また、カーボンナノリング（４）において、全ての有機環基がフェニレン基である場合、上記フェニレン基を９個以上、特に１２個以上有するシクロパラフェニレン化合物が特に好ましい。そして、このシクロパラフェニレン化合物は、フェニレン基が、その１位と４位との位置に直接結合していることが好ましい。
【０１５５】
このように、特定の数のフェニレン基により構成されている場合には、特定の数値範囲にある半径を有するカーボンナノチューブの合成材料（純粋合成の材料）として有用であり、また、電子材料、発光材料等にも好適に用いることができる。
【０１５６】
［３］原材料の製造方法
以下、本発明に用いられる化合物（３）の製造方法について、説明する。
【０１５７】
＜化合物（３ａ−１）＞
上記一般式（３ａ−１）で表される化合物は、下記式（６）：
【０１５８】
【化２６】
2011111719.tif 000027
【０１５９】
で表される１，４−シクロヘキサンジオンと、下記一般式（７）：
【０１６０】
【化２７】
2011111719.tif 000028
【０１６１】
［Ｘは前記に同じである。］
で表される化合物（以下、「芳香族ジハロゲン化合物」ともいう）とを反応させて得ることができる。
【０１６２】
また、上記一般式（７）で示される芳香族ジハロゲン化合物としては、１位及び４位にハロゲン原子を有する化合物であれば、特に限定されない。具体的には、１，４−ジブロモベンゼン、１，４−ジヨードベンゼン、１−ブロモ−４−ヨードベンゼン等が挙げられる。
【０１６３】
上記化合物（３）である、一般式（３ａ−１）で表される化合物を製造する場合、１，４−シクロヘキサンジオン及び上記一般式（７）で示される芳香族ジハロゲン化合物の使用量については、以下のとおりである。即ち、上記芳香族ジハロゲン化合物の使用量は、１，４−シクロヘキサンジオン１モルに対して、好ましくは２．０〜１０モルであり、より好ましくは２．３〜５．０モルであり、更に好ましくは２．５〜３．５モルである。
【０１６４】
上記原料を用いた製造方法は、特に限定されない。具体的には、芳香族ジハロゲン化合物と有機アルカリ金属化合物とを反応させて、アルカリ金属とハロゲン原子との交換反応により、芳香族ジハロゲン化合物の１つのハロゲン原子が、有機アルカリ金属化合物由来の炭化水素基に交換された、ハロゲン原子と炭化水素基とを有する前駆化合物を得る。次いで、この前駆化合物と１，４−シクロヘキサンジオンとを反応させて、求核付加反応により、一般式（３ａ−１）で表される化合物を製造することができる。
【０１６５】
上記有機アルカリ金属化合物としては、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物等が挙げられ、特に有機リチウム化合物が好ましい。有機リチウム化合物としては、例えば、有機モノリチウム化合物、有機ジリチウム化合物、有機ポリリチウム化合物が用いられる。
【０１６６】
上記有機リチウム化合物の具体例としては、エチルリチウム、ｎ−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、ペンチルリチウム、ヘキシルリチウム、シクロヘキシルリチウム、フェニルリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、シクロペンタジエニルリチウム、インデニルリチウム、１，１−ジフェニル−ｎ−ヘキシルリチウム、１，１−ジフェニル−３−メチルペンチルリチウム、リチウムナフタレン、ブタジエニルジリチウム、イソプロペニルジリチウム、ｍ−ジイソプレニルジリチウム、１，３−フェニレン−ビス−（３−メチル−１−フェニルペンチリデン）ビスリチウム、１，３−フェニレン−ビス−（３−メチル−１，［４−メチルフェニル］ペンチリデン）ビスリチウム、１，３−フェニレン−ビス−（３−メチル−１，［４−ドデシルフェニル］ペンチリデン）ビスリチウム、１，１，４，４−テトラフェニル−１，４−ジリチオブタン、ポリブタジエニルリチウム、ポリイソプレニルリチウム、ポリスチレン−ブタジエニルリチウム、ポリスチレニルリチウム、ポリエチレニルリチウム、ポリ−１，３−シクロヘキサジエニルリチウム、ポリスチレン−１，３−シクロヘキサジエニルリチウム、ポリブタジエン−１，３−シクロヘキサジエニルリチウム等が挙げられる。これらのうち、ｎ−ブチルリチウム等が好ましい。
【０１６７】
上記有機アルカリ金属化合物の使用量は、上記一般式（７）で示される芳香族ジハロゲン化合物１モルに対して、好ましくは０．８〜５モルであり、より好ましくは０．９〜３．０モルであり、更に好ましくは０．９〜１．２モルである。
【０１６８】
上記一般式（３ａ−１）で表される化合物の製造方法において、特に好ましい原料の組み合わせは、以下のとおりである。芳香族ジハロゲン化合物としては、１，４−ジヨードベンゼン及び１，４−ジブロモベンゼンであり、有機アルカリ金属化合物としてはｎ−ブチルリチウムである。芳香族ジハロゲン化合物として、１，４−ジヨードベンゼンを用いる場合、１，４−ジヨードベンゼン及びｎ−ブチルリチウムの反応によって、４−ヨードフェニルリチウムを生成させる。次いで、この４−ヨードフェニルリチウムと、シクロヘキサン１，４−ジオンと、を求核付加反応により反応させることにより、下記式（３ａ−１ａ）：
【０１６９】
【化２８】
2011111719.tif 000029
【０１７０】
で表される化合物が得られる。この化合物は、表される化合物（３ａ−１）である。
【０１７１】
上記芳香族ジハロゲン化合物及び有機アルカリ金属化合物の反応は、通常、反応溶媒の存在下で行われる。この反応溶媒としては、本発明における結合工程で用いられる、上述の反応溶媒を使用することができる。
【０１７２】
上記芳香族ジハロゲン化合物及び有機アルカリ金属化合物の反応温度は、通常、０℃以上であり且つ上記反応溶媒の沸点温度以下である範囲から選択される。
【０１７３】
また、反応雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等とすることができる。尚、空気雰囲気とすることもできる。
【０１７４】
＜化合物（３ａ）＞
また、上記一般式（３ａ−１）（具体的には、上記一般式（３ａ−１ａ））で表される化合物と、その他の化合物とを反応させて、他の化合物（３）を形成することができる。
【０１７５】
例えば、下記一般式（８）：
【０１７６】
【化２９】
2011111719.tif 000030
【０１７７】
［式中、Ｙはハロゲン原子又は下記一般式（９）：
【０１７８】
【化３０】
2011111719.tif 000031
【０１７９】
（式中、Ｒ４は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ４は互いに結合して、隣接する−Ｏ−Ｂ−Ｏ−とともに環を形成してもよい。）
で表される基；２つのＹのうち少なくとも１つはハロゲン原子；２つのＹがハロゲン原子である場合、これらのＹは同一であっても異なっていてもよい；ｓは前記に同じである。］、又は
一般式（１０）：
【０１８０】
【化３１】
2011111719.tif 000032
【０１８１】
［式中、Ｙ及びｔは前記に同じである。］
で表される化合物と、上記一般式（３ａ−１）で表される化合物とを反応させることにより、上記一般式（３ａ）で表される化合物が得られる。
【０１８２】
上記一般式（８）及び（１０）において、Ｙにおけるハロゲン原子としては、具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
【０１８３】
また、上記一般式（９）で表される基は、１価のボロン酸又はそのエステル基である。上記一般式（８）及び（１０）におけるＹが、上記一般式（９）で表される基である場合には、化合物（３ａ−１）と、所謂、鈴木カップリングにより結合させることができる。
【０１８４】
上記一般式（９）で表される基としては、例えば、下記式（９ａ）〜（９ｃ）で表される基とすることができる。上記一般式（９）で表される基が、下記式（９ａ）〜（９ｃ）で表される基であると、上記一般式（３ａ−１）で表される化合物に、上記一般式（８）又は（１０）で表される化合物を結合させて、各種の化合物（３）を形成することを、効率良く行うことができる。
【０１８５】
【化３２】
2011111719.tif 000033
【０１８６】
＜化合物（３ｃ）＞
化合物（３ｃ）は、下記反応式２：
【０１８７】
【化３３】
2011111719.tif 000034
【０１８８】
［式中、Ｘ、Ｒ２、Ｒ３及びｕは前記に同じ；Ｚは同じか又は異なり、それぞれ一般式（９）：
【０１８９】
【化３４】
2011111719.tif 000035
【０１９０】
（式中、Ｒ４は前記に同じである。）
で示される基である。］
で示されるスキームを経ることで得ることができる。
【０１９１】
以下、該反応について説明する。
【０１９２】
化合物（３ｃ）は、化合物（３ａ−１）と、下記一般式（１１）：
【０１９３】
【化３５】
2011111719.tif 000036
【０１９４】
［式中、Ｚ、Ｒ３及びｕは前記に同じである。］
で示される化合物（１１）とを含む原料を、パラジウム系触媒の存在下に反応させることにより得られる。
【０１９５】
上記化合物（３ａ−１）と化合物（１１）との反応は、鈴木・宮浦カップリング反応を用いることができる。
【０１９６】
また、鈴木・宮浦カップリング反応では、触媒が用いられるが、上記反応においても、触媒が使用され、本発明においてはパラジウム系触媒が好ましい。
【０１９７】
また、上記一般式（１１）におけるＺは、上記一般式（９）に示される１価のボロン酸又はそのエステル基である。一般式（１１）において、２つのＺは同一であっても異なっていてもよいし、一般式（９）における２つのＲ４は同一であっても異なっていてもよい。また、Ｒ４がアルキル基である場合には、それぞれのアルキル基を構成する炭素原子が、互いに結合してホウ素原子及び酸素原子とともに環を形成してもよい。
【０１９８】
上記一般式（１１）に示されるＺとしては、例えば、下記式（９ａ）〜（９ｃ）：
【０１９９】
【化３６】
2011111719.tif 000037
【０２００】
で示される基とすることができる。上記一般式（１１）におけるＺが、上記式（９ａ）〜（９ｃ）で示される基であると、化合物（３ａ−１）及び化合物（１１）の反応を、より効率的に進行させることができる。
【０２０１】
上記反応における化合物（３ａ−１）及び化合物（１１）の使用量は、化合物（３ｃ）の収率の観点から、以下のとおりである。即ち、上記化合物（１１）の使用量は、上記化合物（３ａ−１）１モルに対して、好ましくは０．０１〜０．５モル、より好ましくは０．０５〜０．４モル、更に好ましくは０．０８〜０．２モルである。
【０２０２】
上記反応においては、上記のように、通常、パラジウム系触媒が用いられる。このパラジウム系触媒としては、金属パラジウムをはじめ、有機化合物（高分子化合物を含む）等の合成用触媒として公知のパラジウム化合物等が挙げられる。本発明においては、鈴木・宮浦カップリング反応に使用されるパラジウム系触媒（パラジウム化合物）を用いることができる。具体的には、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（Ｐｈはフェニル基）、ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２（Ｐｈはフェニル基）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２（Ａｃはアセチル基）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）（Ｐｄ２（ｄｂａ）３）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）クロロホルム錯体、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、ビス（トリｔ−ブチルホスフィノ）パラジウム（０）、及び（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）ジクロロパラジウム（ＩＩ）等が挙げられる。これらのうち、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４等が好ましい。
【０２０３】
上記パラジウム系触媒の使用量は、収率の観点から、原料の上記化合物（３ａ−１）１モルに対して、通常、０．０００１〜０．１モル、好ましくは０．０００５〜０．０２モル、より好ましくは０．００１〜０．０１モルである。
【０２０４】
また、上記反応において、必要に応じて、上記パラジウム系触媒の中心元素であるパラジウム原子に配位し得る、リン配位子を使用することができる。このリン配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ−ｏ−トリルホスフィン、トリ−ｍ−トリルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィン、トリス（２，６−ジメトキシフェニル）ホスフィン、トリス［２−（ジフェニルホスフィノ）エチル］ホスフィン、ビス（２−メトキシフェニル）フェニルホスフィン、２−（ジ−ｔ−ブチルホスフィノ）ビフェニル、２−（ジシクロヘキシルホスフィノ）ビフェニル、２−（ジフェニルホスフィノ）−２’−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ビフェニル、トリ−ｔ−ブチルホスフィン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、１，５−ビス（ジフェニルホスフィノ）ペンタン、１，６−ビス（ジフェニルホスフィノ）ヘキサン、１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、ビス（２−ジフェニルホスフィノエチル）フェニルホスフィン、２−（ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル（Ｓ−Ｐｈｏｓ）、２−（ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，４’，６’−トリ−イソプロピル−１，１’−ビフェニル（Ｘ−Ｐｈｏｓ）、ビス（２−ジフェニルホスフィノフェニル）エーテル（ＤＰＥＰｈｏｓ）等が挙げられる。これらのうち、２−（ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，４’，６’−トリ−イソプロピル−１，１’−ビフェニル（Ｘ−Ｐｈｏｓ）等が好ましい。
【０２０５】
上記リン配位子を使用する場合、その使用量は、収率の観点から、原料の上記化合物（３ａ−１）１モルに対して、通常、０．００１〜１．０モル、好ましくは０．０１〜０．８モル、より好ましくは０．０５〜０．３モルである。
【０２０６】
上記反応においては、上記パラジウム系触媒に加えて、必要に応じて、塩基（ホウ素原子の活性化剤）を使用してもよい。この塩基は、鈴木・宮浦カップリング反応において、ホウ素原子上にアート錯体を形成し得る化合物であれば特に限定はされない。具体的には、フッ化カリウム、フッ化セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リン酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、フッ化セシウム、炭酸セシウム及びリン酸カリウムである。この塩基（上記活性化剤）の使用量は、原料の上記化合物（３ａ−１）１モルに対して、通常、０．０１〜１０モル、好ましくは０．１〜５．０モル、より好ましくは０．５〜１．０モルである。
【０２０７】
上記反応は、通常、反応溶媒の存在下で行われる。この反応溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等の環状エーテル類；塩化メチル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン等のハロゲン化炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトニトリル等のニトリル類；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類；ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは、１種のみを用いてよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、本発明では、テトラヒドロフラン等が好ましい。
【０２０８】
上記反応の温度は、通常、０℃以上であり且つ上記反応溶媒の沸点温度以下である範囲から選択される。
【０２０９】
また、反応雰囲気は、特に限定されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等とすることができる。なお、空気雰囲気とすることもできる。
【０２１０】
化合物（３ｃ）を製造する場合には、上記反応工程の後、必要に応じて、精製工程を備えることができる。この精製工程において、溶媒（溶剤）除去、洗浄、クロマト分離等といった一般的な後処理に供することができる。
【０２１１】
化合物（３ｃ）は、化合物（３ａ−１）と化合物（１１）とをカップリングさせることにより、形成させることができる。従って、化合物（１１）におけるＲ３の数ｕを適宜選択することにより、化合物（３ｃ）の有機環の数、即ち、長さを自由に且つ正確に設計することができる。これにより、化合物（３ｃ）の長さを正確に設計することができる。
【０２１２】
［４］具体的態様
以下、本発明における具体的態様を示す。
【０２１３】
＜（ａ）１２個のｐ−フェニレン基からなるカーボンナノリング＞
原材料となる化合物（３）として、一般式（３ａ−１）：
【０２１４】
【化３７】
2011111719.tif 000038
【０２１５】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ａ−１）を用いれば、四量体が形成され、上記一般式（１）において、Ｒ１が一般式（２）：
【０２１６】
【化３８】
2011111719.tif 000039
【０２１７】
（式中、Ｒ２は前記に同じである。）
で表される２価の基、ｎが１、ｍが４である、一般式（１ａ−１）：
【０２１８】
【化３９】
2011111719.tif 000040
【０２１９】
［式中、Ｒ２は前記に同じである。］
で表される輪状の化合物（１ａ−１）を得ることができる。
【０２２０】
また、当該化合物に、工程（ＩＩ）を施すことで、下記式（４ａ−１）：
【０２２１】
【化４０】
2011111719.tif 000041
【０２２２】
で表される、１２個のｐ−フェニレン基からなるシクロパラフェニレン化合物（以下、「［１２］シクロパラフェニレン」又は「［１２］Ｃｙｃｌｏｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ」と言うこともある。）を得ることができる。つまり、この［１２］シクロパラフェニレンからなるカーボンナノリングは、上記一般式（３ａ−１）で表される化合物を原料として用いることにより、容易に製造することができる。
【０２２３】
＜（ｂ）９個のｐ−フェニレン基からなるカーボンナノリング＞
原材料となる化合物（３）として、一般式（３ａ−１）：
【０２２４】
【化４１】
2011111719.tif 000042
【０２２５】
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物（３ａ−１）を用いれば、四量体だけでなく三量体も形成され、上記一般式（１）において、Ｒ１が一般式（２）：
【０２２６】
【化４２】
2011111719.tif 000043
【０２２７】
（式中、Ｒ２は前記に同じである。）
で表される２価の基、ｎが１、ｍが３である、一般式（１ｂ）：
【０２２８】
【化４３】
2011111719.tif 000044
【０２２９】
［式中、Ｒ２は前記に同じである。］
で表される輪状の化合物（１ｂ）を得ることができる。
【０２３０】
なお、この輪状の化合物（１ｂ）は、文献未記載の新規化合物である。
【０２３１】
また、当該化合物に、工程（ＩＩ）を施すことで、下記式（４ｂ）：
【０２３２】
【化４４】
2011111719.tif 000045
【０２３３】
で表される、９個のｐ−フェニレン基からなるシクロパラフェニレン化合物（以下、「［９］シクロパラフェニレン」又は「［９］Ｃｙｃｌｏｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ」と言うこともある。）を得ることができる。つまり、この［９］シクロパラフェニレンからなるカーボンナノリングは、上記一般式（３ａ−１）で表される化合物を原料として用いることにより、容易に製造することができる。
【０２３４】
このように、原料として、化合物（３ａ−１）を使用すれば、三量体と四量体が混在することとなるが、クロマト（特にシリカゲルカラムクロマトグラフィー）分離により、容易に分離精製することができる。
【０２３５】
＜（ｃ）１４個以上のｐ−フェニレン基からなるカーボンナノリング＞
原材料となる化合物（３）として、一般式（３ｃ）：
【０２３６】
【化４５】
2011111719.tif 000046
【０２３７】
［式中、Ｘ、Ｒ２、Ｒ３及びｕは前記に同じである。］
で表される化合物（３ｃ）を用いれば、二量体が形成され、上記一般式（１）において、Ｒ１が一般式（５）：
【０２３８】
【化４６】
2011111719.tif 000047
【０２３９】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びｕ’は前記に同じである。］
で表される２価の基、ｎが１、ｍが２である、一般式（１ｃ）：
【０２４０】
【化４７】
2011111719.tif 000048
【０２４１】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びｕは前記に同じである。］
で表される輪状の化合物（１ｃ）を得ることができる。
【０２４２】
また、当該化合物に、工程（ＩＩ）を施すことで、下記式（４ｃ）：
【０２４３】
【化４８】
2011111719.tif 000049
【０２４４】
［式中、Ｒ３及びｕは前記に同じである。］
で表される、１４個以上（例えば、１４個、１６個等）のｐ−フェニレン基からなるシクロパラフェニレン化合物を得ることができる。つまり、このシクロパラフェニレンからなるカーボンナノリングは、上記一般式（３ｃ）で表される化合物を原料として用いることにより、容易に製造することができる。
【実施例】
【０２４５】
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。また、合成例及び実施例で、ＮＭＲ測定の測定は、ＪＥＯＬ社製、核磁気共鳴装置「Ａ−４００」（型式名）により行った。【０２４６】
本実施例では、シクロパラフェニレンからなるカーボンナノリングを製造した。初めに、シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオールを製造した（合成例１〜３）後、このシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオールを用いて、シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサンを製造した（合成例４）。次いで、このシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサンを用いて、カーボンナノリングを製造した（実施例１〜３）。そして、実施例１〜３により得られたシクロパラフェニレンを結晶化させ、構造解析を行った。また、実施例４〜５において、９個のｐ−フェニレン基からなるシクロパラフェニレン化合物、及び１６個のｐ−フェニレン基からなるシクロパラフェニレン化合物も製造し、その解析を行った。【０２４７】
合成例１：シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール（化合物（３ａ−１ａ））の合成（その１）
アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、１，４−ジヨードベンゼン（４９．５ｇ，１５０ｍｍｏｌ）と無水テトラヒドロフラン（３００ｃｍ３）とを室温（２５℃）で収容し、溶液を得た後、−７８℃に冷却した。次いで、この溶液に、ｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（９３．８ｃｍ３，１．６Ｍ，１５０ｍｍｏｌ）をゆっくりと加え（添加速度３ｃｍ３／分）、添加完了後、温度（−７８℃）を保持しながら１時間撹拌した。その後、反応液を撹拌しながら、アルゴンガス雰囲気で別途に調製した、シクロヘキサン−１，４−ジエン（５．６８ｇ，５０ｍｍｏｌ）無水テトラヒドロフラン（１６０ｃｍ３）溶液を加え、−７８℃で１時間、更に、室温（２５℃）で２時間反応させた。反応終了後、２５℃に調整した反応液に、蒸留水（１００ｃｍ３）及び酢酸エチル（５００ｃｍ３）を加え、混合物を分液漏斗に収容した。この分液漏斗を用いた抽出操作により、酢酸エチル層（ｉ）及び水層からなる２層に分離した。酢酸エチル層（ｉ）を回収した後、分離した水層に酢酸エチル５００ｃｍ３を加えて、再度、抽出分離して、酢酸エチル層である有機層（ｉｉ）を回収した。分離した水層に、再度、酢酸エチル５００ｃｍ３を加えて抽出分離して、酢酸エチル層である有機層（ｉｉｉ）を回収した。そして、酢酸エチル層（ｉ）と、更なる抽出操作により得られた生成物を含む有機層（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）とを合わせた混合液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。次に、上記の操作で得た粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝３：１→１：１）に供し、１２．６ｇの無色固体物質を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、下式（３ａ−１ａ）：【０２４８】
【化４９】
2011111719.tif 000050
【０２４９】
で表される化合物（３ａ−１ａ）のシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオールであった。収率は４８％であった。【０２５０】
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.70 (s, 2H), 2.06 (s, 8H), 7.21 (d, J = 8.6 Hz, 4H), 7.68 (d, J = 8.6 Hz, 4H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 35.29, 72.53, 92.27, 127.61, 137.79.【０２５１】
合成例２：シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール（化合物（３ａ−１ａ））の合成（その２）
アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、１，４−ジヨードベンゼン（４９．５ｇ，１５０ｍｍｏｌ）と無水テトラヒドロフラン（５００ｃｍ３）とを室温（２５℃）で収容し、溶液を得た後、−７８℃に冷却した。その後、この溶液に、ｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（９３．８ｃｍ３，１．６Ｍ，１５０ｍｍｏｌ）をゆっくりと加え（添加速度３ｃｍ３／分）、添加完了後、温度（−７８℃）を保持しながら１時間撹拌した。次いで、反応液を撹拌しながら、アルゴンガス雰囲気で別途に調製した、シクロヘキサン−１，４−ジエン（５．６８ｇ，５０ｍｍｏｌ）無水テトラヒドロフラン（７０ｃｍ３）溶液を加え、添加完了後、−７８℃で１時間、更に、室温（２５℃）で２時間撹拌し反応させた。その後、塩化アンモニウム飽和水溶液（３００ｃｍ３）を加え、反応を停止させ。次いで、反応生成物を含む混合物を分液漏斗に収容した。この分液漏斗を用いた抽出操作により、テトラヒドロフラン層（ｉ）及び水層からなる２層に分離した。テトラヒドロフラン層（ｉ）を回収した後、分離した水層に酢酸エチル３００ｃｍ３を加えて、再度、抽出分離して、テトラヒドロフラン層である有機層を回収した。この操作を合計３回繰り返し、テトラヒドロフラン層である有機層を回収した。そして、テトラヒドロフラン層（ｉ）と、更なる抽出操作により得られた生成物を含む有機層（３回分）とを合わせた混合液を、塩化アンモニウム飽和水溶液を用いて洗浄した。その後、洗浄した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。次に、上記の操作で得た粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）に供し、１４．３ｇの無色固体物質を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、上記合成例１と同様に、化合物（３ａ−１ａ）（シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール）であった。収率は５５％であった。【０２５２】
合成例３：シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール（化合物（３ａ−１ａ））の合成（その３）
アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、乾燥三塩化セシウム（ＩＩＩ）（４．９３ｇ，２０．０ｍｍｏｌ）と塩化リチウム（１．７０ｇ，４０．１ｍｍｏｌ）とを室温（２５℃）で収容した。この反応容器を減圧にし、収容物を１５０℃で２時間加熱した。次いで、反応容器が熱いうちに、アルゴンガスを充填し、テトラヒドロフラン（１００ｃｍ３）を加え、室温（２５℃）で１２時間撹拌した。その後、−７８℃に冷却し、三塩化セシウム混合物を調製した。【０２５３】
次に、アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、１，４−ジヨードベンゼン（６．６０ｇ，２０．０ｍｍｏｌ）と無水テトラヒドロフラン（２６０ｃｍ３）とを室温（２５℃）で収容し、溶液を得た後、−７８℃に冷却した。次いで、この溶液に、ｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（１２．２ｃｍ３，１．６５Ｍ，２０．１ｍｍｏｌ）をゆっくりと加え、添加完了後、温度（−７８℃）を保持しながら１．５時間撹拌し反応させた。その後、この反応溶液を、上記した三塩化セシウム混合物に、−７８℃で加え、−７８℃で１時間、更に、０℃で３０分撹拌した。次いで、この反応混合物を撹拌しながら、アルゴンガス雰囲気で別途に調製した、シクロヘキサン−１，４−ジエン（８９８ｍｇ，８．０１ｍｍｏｌ）無水テトラヒドロフラン（２０ｃｍ３）溶液を加え、添加完了後、０℃で３０分撹拌し反応させた。その後、反応溶液を室温（２５℃）に調整し、塩化アンモニウム飽和水溶液を加え、反応を停止させた。反応生成物を含む混合物に酢酸エチルを加えて、合成例１と同様にして、抽出分離し、抽出後の有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン／酢酸エチル）に供し、３．１３ｇの白色固体物質を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、化合物（３ａ−１ａ）（シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール）であった。収率は７５％であった。【０２５４】
合成例４：シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサン（化合物（３ａ−１ｂ））の合成
アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、合成例１〜３で得られたシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−シクロヘキサンジオール（化合物（３ａ−１ａ）；１．６７ｇ，３．２２ｍｍｏｌ）、ジイソプロピルエチルアミン（４．２６ｃｍ３，２４．５ｍｍｏｌ）及び無水ジクロロメタン（１５ｃｍ３）を室温（２５℃）収容し、溶液を調製した。次いで、この溶液を撹拌しながら、クロロメチルメチルエーテル（１．８６ｃｍ３，２４．５ｍｍｏｌ）をゆっくりと加え（添加速度０．２ｃｍ３／分）、添加完了後、室温（２５℃）で１９時間撹拌を継続し反応させた。反応終了後、反応液に塩化アンモニウム飽和水溶液（３０ｃｍ３）を加え、混合物を分液漏斗に収容した。この分液漏斗を用いた抽出操作により、ジクロロメタン層（ｉ）及び水層からなる２層に分離した。ジクロロメタン層（ｉ）を回収した後、分離した水層にジクロロメタン２０ｃｍ３を加えて、再度、抽出分離して、ジクロロメタン層である有機層を回収した。この操作を合計３回繰り返し、ジクロロメタン層である有機層を回収した。そして、ジクロロメタン層（ｉ）と、更なる抽出操作により得られた生成物を含む有機層（３回分）とを合わせた混合液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。次に、上記の操作で得た粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）に供し、１．９３ｇの無色固体物質を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、下記式（３ａ−１ｂ）：【０２５５】
【化５０】
2011111719.tif 000051
【０２５６】
で表されるシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサン（化合物（３ａ−１ｂ））であった。収率は９８％であった。【０２５７】
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ2.01 (brs, 4H), 2.28 (brs, 4H), 3.39 (s, 6H), 4.41 (s, 4H), 7.16 (d, J = 8.3 Hz, 4H), 7.65 (d, J = 8.7 Hz, 4H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ32.74, 56.01, 77.84, 92.15, 93.44, 128.82, 137.49.【０２５８】
実施例１：［１２］シクロパラフェニレンの製造（その１）
＜輪状の化合物（１ａ−１ａ）の製造＞
アルゴンガス雰囲気とした反応容器に、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０価）（８８．０ｍｇ，０．３２ｍｍｏｌ）を室温（２５℃）で収容した。これに合成例４で得られたシス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサン）（化合物（３ａ−１ｂ）；９７．３ｍｇ，０．１６ｍｍｏｌ）、２，２’−ビピリジン（１２．５ｍｇ，０．０８ｍｍｏｌ）、１，５−シクロオクタジエン（２９．４ｍｇ，０．２７ｍｍｏｌ）及び無水１−メチル−２−ピロリジノン（３．６ｃｍ３）を加えて、溶液とした。次いで、反応容器を密閉し、溶液を撹拌しながら、９０℃で２４時間反応させた。その後、放冷し、反応液に酢酸エチル（１４．４ｃｍ３）及び飽和塩化アンモニウム水溶液（１４．４ｃｍ３）を加え、混合物を分液漏斗に収容した。この分液漏斗を用いた抽出操作により、酢酸エチル層（ｉ）及び水層からなる２層に分離した。酢酸エチル層（ｉ）を回収した後、分離した水層に酢酸エチル１４．４ｃｍ３を加えて、再度、抽出分離して、酢酸エチル層である有機層を回収した。この操作を合計３回繰り返し、酢酸エチル層である有機層を回収した。そして、酢酸エチル層（ｉ）と、更なる抽出操作により得られた生成物を含む有機層（３回分）とを合わせた混合液を、塩化アンモニウム飽和水溶液を用いて洗浄した。その後、洗浄した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。上記の操作で得た粗生成物をシリカゲル分取薄層クロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝１：２）に供した。Ｒｆ値０．２５に位置するシリカゲルから酢酸エチルを用いて有機物を抽出し、減圧下、溶媒留去して、１１．３ｍｇの無色固体を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、下記式（１ａ−１ａ）：【０２５９】
【化５１】
2011111719.tif 000052
【０２６０】
で表される、シス−１，４−ビス（４−ヨードフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサンの四量体（輪状の化合物（１ａ−１ａ）；以下、「環化四量体」と言うこともある。）であった。収率は２０％であった。【０２６１】
1H NMR (400 MHz CDCl3) δ2.16 (brs, 16H), 2.37 (brs, 16H), 3.42 (s, 16H), 4.45 (s, 16H), 7.50 (s, 32H).【０２６２】
また、１，５−シクロオクタジエンを用いずに、同様の操作をしたところ、環化四量体の収率は１４％であった。【０２６３】
＜［１２］シクロパラフェニレンの製造＞
バイオタージ・ジャパン株式会社製マイクロウェーブ装置「Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ」（商品名）の専用反応容器に、上記により得られた上記式（１ａ−１ａ）で表される環化四量体（９．９ｍｇ，６．９８μｍｏｌ）、パラトルエンスルホン酸・一水和物（１．３ｍｇ，６．９８μｍｏｌ）及びメタキシレン（１．４ｃｍ３）を、室温（２５℃）で収容して密閉し、溶液を調製した。次いで、上記装置におけるマイクロ波の最大照射出力を４００ワットとして、上記溶液を撹拌しながら、１５０℃で３０分間加熱した。その後、反応液を放冷し、ジクロロメタン（２．０ｃｍ３）及び酢酸エチル（２．０ｃｍ３）を加えた。吸引濾過器を用いて濾過を行い、不溶物を除去した後、濾液から減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。上記の操作で得た粗生成物をシリカゲル分取薄層クロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン：クロロホルム＝１：１）に供した。Ｒｆ値０．３７に位置するシリカゲルから酢酸エチルを用いて有機物を抽出し、減圧下、溶媒留去して、１．２ｍｇの淡黄色固体を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、下記式（４ａ−１）：【０２６４】
【化５２】
2011111719.tif 000053
【０２６５】
で表される、１２個のｐ−フェニレン基からなる［１２］シクロパラフェニレン（アモルファス）であった。収率は１９％であった。【０２６６】
1H NMR (400 MHz CDCl3) δ7.61 (s, 48H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 127.33, 138.52.【０２６７】
実施例２：［１２］シクロパラフェニレンの製造（その２）
反応容器において、上記により得られた上記式（１ａ−１ａ）で表される環化四量体（９．３ｍｇ，６．５６μｍｏｌ）を、メタキシレン（１．４ｃｍ３）に溶解させた後、この溶液に、濃硫酸（１．３ｍｇ，１３１μｍｏｌ）を室温（２５℃）で加えた。次いで、この混合物を、オイルバスを用いて、１５０℃で２４時間加熱還流した。その後、反応液を放冷し、ジクロロメタン（１．９ｃｍ３）及び酢酸エチル（１．９ｃｍ３）を加えた。吸引濾過器を用いて濾過を行い、不溶物を除去した後、濾液から減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。上記の操作で得た粗生成物をシリカゲル分取薄層クロマトグラフィー（ｎ−ヘキサン：クロロホルム＝１：１）に供した。Ｒｆ値０．３７に位置するシリカゲルから酢酸エチルを用いて有機物を抽出し、減圧下、溶媒留去して、１．２ｍｇの淡黄色固体を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、上記式（４ａ−１）で表される、１２個のｐ−フェニレン基からなる［１２］シクロパラフェニレン（アモルファス）であった。収率は２０％であった。【０２６８】
実施例３：［１２］シクロパラフェニレンの製造（その３）
反応容器に、上記により得られた上記式（１ａ−１ａ）で表される環化四量体（１４．２ｍｇ，１０．０μｍｏｌ）、メタキシレン（１．５ｃｍ３）、ジメチルスルホキシド（１ｃｍ３）及び硫酸水素ナトリウム・一水和物（２８．２ｍｇ，２０４μｍｏｌ）を室温（２５℃）で収容した。次いで、この混合物を、オイルバスを用いて、１５０℃で６０時間加熱還流した。その後、反応液を放冷し、クロロホルムを加え、混合物を分液漏斗に収容した。この分液漏斗を用いた抽出操作により、クロロホルム層を回収し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。上記の操作で得た粗生成物をシリカゲル分取薄層クロマトグラフィー（塩化メチレン：ｎ−ヘキサン＝１：１）に供した。Ｒｆ値０．３７に位置するシリカゲルから酢酸エチルを用いて有機物を抽出し、減圧下、溶媒留去して、５．９ｍｇの白色固体を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ）によって、この物質を解析した結果、上記式（４ａ−１）で表される、１２個のｐ−フェニレン基からなる［１２］シクロパラフェニレン（アモルファス）であった。収率は６５％であった。【０２６９】
参考例１：［１２］シクロパラフェニレンの結晶化
上記実施例１〜３で得られた、［１２］シクロパラフェニレン（アモルファス）と、クロロホルムとを反応容器に収容し、飽和溶液とした。次いで、この反応容器を開口した状態で、ｎ−ヘキサンの蒸気中に静置（２５℃、２４時間）することにより、［１２］シクロパラフェニレンの結晶を得た。【０２７０】
参考例２：［１２］シクロパラフェニレン結晶のＸ線構造解析
リガク社製ＣＣＤ単結晶自動Ｘ線構造解析装置「Ｓａｔｕｒｎ」（商品名）を用いて、［１２］シクロパラフェニレン結晶のＸ線構造解析を行った。その結果を表１に示す。【０２７１】
【表１】
2011111719.tif 000054
【０２７２】
また、Ｘ線構造解析から下記の知見を得た。
（１）［１２］シクロパラフェニレン結晶の輪の中に、２つのｎ−ヘキサン分子が包接されていた（図１参照）。
（２）［１２］シクロパラフェニレン結晶は、隣り合うものどうしで、５度〜４５度の角度を維持しつつ、これらが規則的に配列しており（図２（Ａ）参照）、図２（Ａ）の右側から見た場合には、結晶の配列により、多数の輪からなる筒状を形成していた（図２（Ｂ）参照）。【０２７３】
図１及び図２は、いずれも、熱振動楕円体作画ソフト（ＯＲＴＥＰ）によるものであり、図１において、水素原子は未表示である。また、図２において、水素原子及びｎ−ヘキサン分子は未表示である。【０２７４】
実施例４：［９］シクロパラフェニレンの製造
＜輪状の化合物（１ｂ−１）の製造＞
２００ｍＬの攪拌機つきの、ガラスの丸底フラスコに、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０価）（４５２ｍｇ，１．６４ｍｍｏｌ）、合成例４と同様にして得られた一般式（３ａ−１ｃ）：【０２７５】
【化５３】
2011111719.tif 000055
【０２７６】
で表されるシス−１，４−ビス（４−ブロモフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサン（化合物（３ａ−１ｃ）；４２３ｍｇ，８２３μｍｏｌ）、２，２’−ビピリジン（２５７ｍｇ，１．６５ｍｍｏｌ）を収容した。ここに、ＴＨＦ（１６６ｍＬ）をシリンジで添加した。次いで、混合物を還流下に２４時間攪拌した。室温まで冷却した後、シリカゲル層を通過させ、ＥｔＯＡｃ／ＣＨＣｌ３の混合溶媒で洗浄した。その後、減圧下に、溶媒を除去した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／ＥｔＯＡｃ）で精製し、下記式（１ａ−１ａ）：【０２７７】
【化５４】
2011111719.tif 000056
【０２７８】
で表される環化四量体（６８．１ｍｇ）と、下記式（１ｂ−１）：【０２７９】
【化５５】
2011111719.tif 000057
【０２８０】
で表される環化三量体（９５．５ｍｇ）とを得た。収率は、それぞれ、環化四量体が２３％、環化三量体が３２％であった。これらの物質については、１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｈ−ＮＭＲによって解析した。【０２８１】
環化三量体：
1H NMR (600 MHz, 50 °C, CDCl3) δ 2.07 (brs, 12H), 2.28-2.34 (m, 12H), 3.43 (s, 18H), 4.58 (s, 12H), 7.40 (d, J = 8 Hz, 12H), 7.46 (d, J = 8 Hz, 12H); 
13C NMR (150 MHz, 50 °C, CDCl3) δ 33.3 (CH2), 55.9 (CH3), 78.1 (4°), 92.4 (CH2), 126.8 (CH), 127.3 (CH), 139.4 (4°), 141.2 (4°);
HRMS (FAB) m/z calcd for C66H78NaO12 [M・Na]+: 1085.5391, found: 1085.538; mp : 182.3-187.0 °C.【０２８２】
＜［９］シクロパラフェニレンの製造＞
２０ｍＬの攪拌機及び冷却器つきシュレンク管に、上記式（１ｂ−１）で表される環化三量体（２６．６ｍｇ，２５μｍｏｌ）、硫酸水素ナトリウム・一水和物（６９．１ｍｇ，４００μｍｏｌ）、乾燥したジメチルスルホキシド（１．５ｍＬ）及び乾燥したｍ−キシレン（５ｍＬ）を収容し、攪拌しながら１５０℃で４８時間加熱した。室温まで冷却した後、混合物（反応液）をＣＨＣｌ３で抽出した。抽出後、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥した後に、減圧下、溶媒留去して粗生成物を得た。その後、ＴＬＣ（ＣＨ２Ｃｌ２／ヘキサン）により、黄色固体（４．２ｍｇ）を単離した。そして、１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲによって、この物質を解析した結果、下記式（４ｂ）：【０２８３】
【化５６】
2011111719.tif 000058
【０２８４】
で表される、９個のｐ−フェニレン基からなる［９］シクロパラフェニレン（アモルファス）であった。収率は２４％であった。【０２８５】
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.52 (s, 36H); 
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 127.3 (CH), 137.9 (4°);
HRMS (MALDI-TOF) m/z calcd for C54H36 [M・]+: 684.2817, found: 684.2834.【０２８６】
参考例３：［９］シクロパラフェニレンの結晶化
上記実施例４で得られた、［９］シクロパラフェニレン（アモルファス）と、ＴＨＦとを反応容器に収容し、飽和溶液とした。次いで、この反応容器を開口した状態で、ペンタンの蒸気中に静置（１０℃、２４時間）することにより、［９］シクロパラフェニレンの結晶を得た。【０２８７】
参考例４：［９］シクロパラフェニレン結晶のＸ線構造解析
リガク社製ＣＣＤ単結晶自動Ｘ線構造解析装置「Ｓａｔｕｒｎ」（商品名）を用いて、［９］シクロパラフェニレン結晶のＸ線構造解析を行った。その結果を表２に示す。【０２８８】
【表２】
2011111719.tif 000059
【０２８９】
また、Ｘ線構造解析から下記の知見を得た。
（１）輪状の化合物（１ｂ−１）結晶の輪の中に、酢酸エチルが包摂されていた（図３参照）。
（２）［９］シクロパラフェニレン結晶の輪の中に、ＴＨＦが包接されていた（図４参照）。
（３）［９］シクロパラフェニレン結晶は、隣り合うものどうしで、５度〜４５度の角度を維持しつつ、これらが規則的に配列しており、結晶の配列により、多数の輪からなる筒状を形成していた。【０２９０】
図３及び図４は、いずれも、ＯＲＴＥＰによるものであり、図３において、水素原子は未表示である。また、図４において、全ての水素原子及び一部のＴＨＦ分子は未表示である。【０２９１】
合成例５：化合物（３ｃ−２ａ）の製造
攪拌子を入れた５０ｍｌ丸底フラスコにフッ化セシウム（Ｃｅｓｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）１６５ｍｇ（１．１ｍｍｏｌ）、合成例４と同様にして得られた一般式（３ａ−１ｃ）：【０２９２】
【化５７】
2011111719.tif 000060
【０２９３】
で表されるシス−１，４−ビス（４−ブロモフェニル）−１，４−ビス（メトキシメチルエーテル）シクロヘキサン（化合物（３ａ−１ｃ）；５２１．３ｍｇ，１ｍｍｏｌ）、下記式（１２）：【０２９４】
【化５８】
2011111719.tif 000061
【０２９５】
に示される、４，４’−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｄｉｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ  ｎｅｏｐｅｎｔｙｌ  ｇｌｙｃｏｌ  ｅｓｔｅｒ（購入可能）７５．５ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）、及び［Ｐｄ（ＰＰｈ３）４］６．８ｍｇ（６μｍｏｌ）を入れ、アルゴンガスをフラスコ内に充填した。そこに、乾燥させたＴＨＦ６０ｍｌを導入し、混合物とした後に、この混合物を撹拌しながら、６５℃で２６時間反応させた。次いで、フラスコ内の混合物（反応液）を室温に冷却し、混合物（反応液）をセライトでろ過した。得られたろ液をエバポレーターで溶媒を減圧留去した後に、残渣（濃縮物）をシリカゲルクロマトグラフィー（ｈｅｘａｎｅ／ＥｔＯＡｃ）で精製し、白色固体物質（１２６．５ｍｇ）を得た。そして、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲ）及び質量分析によって、この白色固体物質を解析した結果、下記式（３ｃ−２）：【０２９６】
【化５９】
2011111719.tif 000062
【０２９７】
で示される化合物（３ｃ−２）であった。この化合物（３ｃ−２）の収率は６２％であった。【０２９８】
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ2.11 (brs, 8H), 2.34−2.37 (brm, 8H), 3.41 (s, 6H), 3.43 (s, 6H), 4.44 (s, 4H), 4.48 (s, 4H), 7.33 (d, J = 9 Hz, 4H), 7.45 (d, J = 9 Hz, 4H), 7.51 (d, J = 9 Hz, 4H), 7.60 (d, J = 9 Hz, 4H), 7.65 (s, 4H);
13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ33.0 (CH2), 56.0 (CH3), 77.2 (4ｏ), 77.9 (4ｏ), 78.1 (4ｏ), 92.2 (CH2), 92.3 (CH2), 121.7 (4ｏ), 126.9 (CH), 127.4 (CH), 128.7 (4ｏ), 131.5 (CH), 139.5 (4ｏ), 139.8 (4ｏ);
HRMS (FAB) m/z calcd for C56H60Br2O8Na [M+Na]+: 1041.2553, found 1041.2532.【０２９９】
実施例５：輪状の化合物（１ｃ−１）の製造
２０ｍＬの攪拌機つきのシュレンク管に、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０価）（５５．２ｍｇ，０．２０ｍｍｏｌ）、合成例５で得られた化合物（３ｃ−２）（１０４．６ｍｇ，０．１０ｍｍｏｌ）及び２，２’−ビピリジン（３１．６ｍｇ，０．２０ｍｍｏｌ）を収容した。ここに、乾燥したＴＨＦ（１０ｍＬ）をシリンジで添加した。次いで、混合物を還流下に２４時間攪拌した。室温まで冷却した後、シリカゲル層を通過させ、減圧下に、溶媒を除去した。その後、ＴＬＣ（ＥｔＯＡｃ／ＣＨＣｌ３）により、白色固体（１５．１ｍｇ）を単離した。そして、１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲによって、この物質を解析した結果、下記式（１ｃ−１）：【０３００】
【化６０】
2011111719.tif 000063
【０３０１】
で表される、輪状の化合物であった。収率は１７％であった。【０３０２】
1H NMR (270 MHz, CDCl3) δ 2.18 (brs, 16H), 2.39 (brs, 16H), 3.43 (s, 12H), 3.45 (s, 12H), 4.47 (s, 8H), 4.50 (s, 8H), 7.50-7.70 (m, 48H);
13C NMR (98.5 MHz, CDCl3) δ 33.0 (CH2), 56.0 (CH3), 78.1 (4o), 92.2 (CH2), 126.8 (CH), 127.3 (CH), 139.5 (CH), 139.7 (4o); 
HRMS (FAB) m/z calcd for C112H120O16Na [M+Na]+: 1743.8474, found 1743.8496.【０３０３】
なお、当該輪状の化合物（１ｃ−１）を用いて、実施例１〜４と同様にして、シクロヘキサン環をベンゼン環に変換すれば、下記式（４ｃ−１）：【０３０４】
【化６１】
2011111719.tif 000064
【０３０５】
で表される、１６個のｐ−フェニレン基からなる、［１６］シクロパラフェニレンを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０３０６】
本発明のカーボンナノリングの製造方法は、所望の構造を有するカーボンナノリングの大量生産に好適であり、得られるカーボンナノリングは、特定の数値範囲にある半径を有するカーボンナノチューブの原料、電子材料、発光材料等に好適である。
【図１】
2011111719.tif 000077
【図２】
2011111719.tif 000078
【図３】
2011111719.tif 000079
【図４】
2011111719.tif 000080
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月12日(2011.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）：
【化１】
2011111719.tif 000081
［式中、ｎ個のＲ１は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１のうち少なくとも１つは下記一般式（２）：
【化２】
2011111719.tif 000082
（式中、Ｒ２は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は水酸基の保護基である。）
で表される２価の基；ｎは１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表される輪状の化合物の製造方法であって、
（Ｉ）ニッケル化合物の存在下で、下記一般式（３）：
【化３】
2011111719.tif 000083
［式中、Ｒ１及びｎは前記に同じ；Ｘは同じか又は異なり、それぞれハロゲン原子である。］
で表される化合物を用いて、一般式（１）で表される輪状の化合物を形成する工程
を備える、製造方法。
【請求項２】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ）：
【化４】
2011111719.tif 000084
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｓは１以上の整数；ｔは１以上の整数；ｓ＋ｔ＝ｎ＋１（ｎは前記に同じ）である。］
で表される化合物である、請求項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項３】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ｂ）：
【化５】
2011111719.tif 000085
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じ；ｕ個のＲ３は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；ｕは１以上の整数；ｕ＝ｎ−４である。］
で表される化合物である、請求項１に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項４】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：
【化６】
2011111719.tif 000086
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが４である、請求項１又は２に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項５】
上記一般式（３）で表される化合物が、下記一般式（３ａ−１）：
【化７】
2011111719.tif 000087
［式中、Ｘ及びＲ２は前記に同じである。］
で表される化合物であり、且つ、上記一般式（１）においてｍが３である、請求項１又は２に記載の輪状の化合物の製造方法。
【請求項６】
上記一般式（１）においてｍが２であり、且つ、上記一般式（３ｂ）においてｕが１又は２である、請求項３に記載の輪状化合物の製造方法。
【請求項７】
下記一般式（４）：
【化８】
2011111719.tif 000088
［式中、ｎ’個のＲ１’は同じか又は異なり、それぞれ２価の芳香族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基若しくは２価の複素環式基又はこれらの誘導体基；Ｒ１’のうち少なくとも１つはｐ−フェニレン基；ｎ’は１以上の整数；ｍは２以上の整数である。］
で表されるカーボンナノリングの製造方法であって、
（ＩＩ）請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法で得られた輪状の化合物が有するシクロヘキサン環部をベンゼン環に変換する工程
を備える、製造方法。
【請求項８】
前記工程（ＩＩ）が、前記輪状の化合物（１）に対して酸化反応を施す工程である、請求項７に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項９】
上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが４である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項１０】
上記一般式（４）においてＲ１’が上記一般式（２）で表され、ｎ’が１であり、ｍが３である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【請求項１１】
上記一般式（４）においてＲ１’が下記一般式（５）：
【化９】
2011111719.tif 000089
［式中、Ｒ２及びＲ３は前記に同じ；ｕ’は１又は２である。］
で表され、ｎ’が１であり、ｍが２である、請求項７又は８に記載のカーボンナノリングの製造方法。
【国際調査報告】
2011111719.tif 000090
2011111719.tif 000091
2011111719.tif 000092
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